塑料的組成與性能學(xué)習(xí)教案

1、塑料的組成塑料的組成(z chn)與性能與性能第一頁，共48頁。聚乙烯分子(fnz)模型第1頁/共48頁第二頁，共48頁。第2頁/共48頁第三頁，共48頁。第3頁/共48頁第四頁，共48頁。第4頁/共48頁第五頁，共48頁。 聚合物物理狀態(tài)主要與溫度有關(guān)聚合物物理狀態(tài)主要與溫度有關(guān)(yugun),其物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)其物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)（結(jié)晶聚合物亦稱結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和（結(jié)晶聚合物亦稱結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種，。粘流態(tài)三種，。 第5頁/共48頁第六頁，共48頁。熱塑性塑料的溫度力學(xué)熱塑性塑料的溫度力學(xué)(l xu)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系狀態(tài)及成型加工的關(guān)系第6頁/共48頁第七頁，共48頁。 聚

2、合物成型時，當(dāng)溫度達(dá)到成型固化溫度，其分子結(jié)構(gòu)由線型或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)的反應(yīng)(fnyng)稱為交聯(lián)。 交聯(lián)反應(yīng)(fnyng)主要發(fā)生在熱固性聚合物成型過程中，采用壓縮、壓注等成型方法。 在熱塑性聚合物成型時，由于(yuy)成型條件或其他原因（如原料不純）等也可能引起交聯(lián)反應(yīng)，使聚合物的性能變壞，這在成型過程中應(yīng)盡量避免。交聯(lián)交聯(lián)第7頁/共48頁第八頁，共48頁。 聚合物分子受到熱應(yīng)力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中氧的作用，導(dǎo)致聚聚合物分子受到熱應(yīng)力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中氧的作用，導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂、分子變小合物分子鏈斷裂、分子變小(bin xio)、相對分子質(zhì)量降低

3、的現(xiàn)象稱為聚合物降解、相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物降解（裂解）。（裂解）。輕度的降解聚合物變色 減少和消除降解的辦法是依據(jù)降解產(chǎn)生原因采取相應(yīng)措施中等程度降解聚合物分解出低分子物質(zhì)，制品出現(xiàn)氣泡和流紋弊病，削弱制品各項(xiàng)物理、力學(xué)性能嚴(yán)重的降解聚合物焦化、變黑并產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)降解第8頁/共48頁第九頁，共48頁。第9頁/共48頁第十頁，共48頁。 塑料塑料(slio)(slio)是以合成樹脂為主要成分，加入是以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑而組成的混合物。適量的添加劑而組成的混合物。第10頁/共48頁第十一頁，共48頁。 樹脂樹脂(shzh)(shzh)決定著塑料的性質(zhì)和類別，約決

4、定著塑料的性質(zhì)和類別，約占塑料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的占塑料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的4040-100-100。注意注意(zh y)(zh y)區(qū)別：區(qū)別：塑料的名稱通常采用對應(yīng)的樹脂名稱來表示，所以，塑料的名稱通常采用對應(yīng)的樹脂名稱來表示，所以，很容易混淆塑料就是樹脂！很容易混淆塑料就是樹脂！第11頁/共48頁第十二頁，共48頁。1）填充劑/填料 與塑料中的其它成份機(jī)械混合，不起化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)，目的為了減少樹脂用量降低成本或改善塑料某些性能。第12頁/共48頁第十三頁，共48頁。作用：改善(gishn)塑料的可塑性及改善(gishn)塑料的流動性。常用常用(chn yn)(chn yn)的增塑劑有鄰苯二

5、甲酸酯類，癸二酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類，癸二酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。 2）增塑劑 加入增塑劑以后，樹脂(shzh)分子間距變大，也就削弱了樹脂(shzh)分子間的作用力，使樹脂(shzh)分子容易滑動，即改善了樹脂(shzh)的成型加工性能。第13頁/共48頁第十四頁，共48頁。著色著色(zhu s)(zhu s)要求：要求： 著色著色(zhu s)(zhu s)容易與其它組份不起化學(xué)反應(yīng)成型中不因溫度壓力變化而變?nèi)菀着c其它組份不起化學(xué)反應(yīng)成型中不因溫度壓力變化而變色分解長期使用過程中能夠保持穩(wěn)定。色分解長期使用過程中能夠保持穩(wěn)定。根據(jù)根據(jù)(gnj)(gnj

6、)著色要求和顏料及染料的區(qū)別，著色要求和顏料及染料的區(qū)別，所以工業(yè)上一般采用顏料。所以工業(yè)上一般采用顏料。3）著色劑 塑料著色，主要起到裝飾美觀的作用(zuyng)，同時還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐氣候性。包括無機(jī)顏料、有機(jī)顏料和染料三類，第14頁/共48頁第十五頁，共48頁。4）穩(wěn)定(wndng)劑 為了防止塑料“老化”，需要添加一些能穩(wěn)定(wndng)塑料化學(xué)性能的物質(zhì)，稱為穩(wěn)定(wndng)劑。老化：老化： 塑料在成型、儲存或使用過程中，因受外界塑料在成型、儲存或使用過程中，因受外界(wiji)(wiji)因素（熱、光、氧、射線等）作因素（熱、光、氧、射線等）作用而引起的性能變化

7、稱為老化。用而引起的性能變化稱為老化。根據(jù)穩(wěn)定劑的作用可分為(fn wi)熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧化劑三類。第15頁/共48頁第十六頁，共48頁。5）潤滑劑 防止粘模和減少塑料對設(shè)備(shbi)的摩擦，同時提高塑料的流動性和塑件表面光澤度。常用常用(chn yn)(chn yn)的潤滑劑有：的潤滑劑有：烴類、酯類、脂肪酸類、脂肪酸酰、金屬皂類。烴類、酯類、脂肪酸類、脂肪酸酰、金屬皂類。塑料光亮潤滑劑 潤滑劑EBS 第16頁/共48頁第十七頁，共48頁。6）固化劑 也叫硬化劑、交聯(lián)劑，它的作用是促使合成樹脂進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)(fnyng)而形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或加快交聯(lián)反應(yīng)(fnyng)速度。固化劑一般

8、多用在熱固性塑料中。在環(huán)氧樹脂中加入在環(huán)氧樹脂中加入(jir)(jir)乙二胺；乙二胺；在酚醛樹脂中加入在酚醛樹脂中加入(jir)(jir)六亞甲六亞甲基四胺?；陌贰＠?lr)：第17頁/共48頁第十八頁，共48頁。7）發(fā)泡劑 在制作泡沫塑料制品時，預(yù)先將發(fā)泡劑加入塑料中，在塑料成型時放出氣體(qt)，從而形成具有一定孔型的泡沫塑料制品。石油醚、碳酸石油醚、碳酸(tn (tn sun)sun)胺等。胺等。常用常用(chn yn)(chn yn)的發(fā)泡劑：的發(fā)泡劑：ADC發(fā)泡劑第18頁/共48頁第十九頁，共48頁。8）阻燃劑、防霉劑、導(dǎo)電(dodin)劑、導(dǎo)磁劑、防靜電劑等。阻燃塑料防靜電劑

9、防霉劑導(dǎo)電劑第19頁/共48頁第二十頁，共48頁。1 1）熱塑性塑料）熱塑性塑料(slio)(slio) 分子是線性結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱時軟化并熔融，成為可以流動的黏稠液體，分子是線性結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱時軟化并熔融，成為可以流動的黏稠液體，于是可以塑制成一定的形狀，冷卻后得到既定的形狀，成型過程只有物理變化而無化于是可以塑制成一定的形狀，冷卻后得到既定的形狀，成型過程只有物理變化而無化學(xué)反應(yīng)，塑料可以回收利用。學(xué)反應(yīng)，塑料可以回收利用。第20頁/共48頁第二十一頁，共48頁。很多涼鞋穿幾天就壞了，其原因就是很多涼鞋穿幾天就壞了，其原因就是(jish)(jish)其塑料已其塑料已經(jīng)超過了最

10、大回收利用次數(shù)。經(jīng)超過了最大回收利用次數(shù)?？梢曰厥绽茫皇强梢詿o限次地回收利用，可以回收利用，不是可以無限次地回收利用，因?yàn)榇嬖谝驗(yàn)榇嬖凇袄匣匣眴栴}，所以，次數(shù)是有限問題，所以，次數(shù)是有限的。的。7次第21頁/共48頁第二十二頁，共48頁。2)2)熱固性塑料熱固性塑料(slio)(slio) 分子剛開始是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，其添加劑中加入固化劑，加熱到固化劑發(fā)生分子剛開始是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，其添加劑中加入固化劑，加熱到固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）時，分子結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，成為不溶化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）時，分子結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，成為不溶不熔的物質(zhì)不熔的物質(zhì)

11、(wzh)(wzh)，其過程是不可逆的。，其過程是不可逆的。 成型成型(chngxng)(chngxng)過程是不可逆的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)肯定伴隨著物理變化）過程，過程是不可逆的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)肯定伴隨著物理變化）過程，塑料不能再回收利用！塑料不能再回收利用！第22頁/共48頁第二十三頁，共48頁。 常見的熱固性塑料常見的熱固性塑料(slio)(slio)有：酚醛塑料有：酚醛塑料(slio)(slio)、氨基塑料、氨基塑料(slio)(slio)、環(huán)氧樹脂、脲醛塑料環(huán)氧樹脂、脲醛塑料(slio)(slio)、三聚氰胺甲醛和不飽和聚酯等。、三聚氰胺甲醛和不飽和聚酯等。酚醛塑件環(huán)氧樹脂塑件第23

12、頁/共48頁第二十四頁，共48頁。1）通用(tngyng)塑料顧名思義，就是指產(chǎn)量大、用途廣、價格低、易于成型顧名思義，就是指產(chǎn)量大、用途廣、價格低、易于成型(chngxng)(chngxng)的塑料。的塑料。其主要包括六大品種： 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。第24頁/共48頁第二十五頁，共48頁。通用塑料產(chǎn)量(chnling)占塑料總產(chǎn)量(chnling)的一半以上！聚乙烯管聚丙烯紗線聚乙烯繩第25頁/共48頁第二十六頁，共48頁。2 2） 工程塑料工程塑料 可成型可成型(chngxng)(chngxng)工程結(jié)構(gòu)件一類的塑料。較之通用工程結(jié)構(gòu)件一類的塑料。較之通

13、用塑料它具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、在高低溫下變形小、能保持塑料它具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、在高低溫下變形小、能保持良好性能的特點(diǎn)，如良好性能的特點(diǎn)，如ABSABS、尼龍、聚甲醛、聚砜等。、尼龍、聚甲醛、聚砜等。 ABS管材聚砜尼龍螺拴聚甲醛零件第26頁/共48頁第二十七頁，共48頁。3 3） 特種塑料特種塑料 具有特種功能的塑料。如耐高溫、低溫具有特種功能的塑料。如耐高溫、低溫(dwn)(dwn)、高沖擊、具、高沖擊、具有高強(qiáng)度的塑料；具有導(dǎo)電或超導(dǎo)功能的塑料（即導(dǎo)磁、吸波、有高強(qiáng)度的塑料；具有導(dǎo)電或超導(dǎo)功能的塑料（即導(dǎo)磁、吸波、光敏、記憶性及超導(dǎo)功能）等。光敏、記憶性及超導(dǎo)功能）等。 導(dǎo)熱塑料cpu

14、風(fēng)扇耐熱塑料高強(qiáng)度塑料筆記本外殼第27頁/共48頁第二十八頁，共48頁。塑料成型(chngxng)的工藝特性第28頁/共48頁第二十九頁，共48頁。 塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會發(fā)生(fshng)收縮變小，這種性質(zhì)稱為收縮性。第29頁/共48頁第三十頁，共48頁。實(shí)際收縮率計(jì)算收縮率實(shí)際收縮率=（成型溫度下的型腔尺寸制品室溫下的尺寸）制品室溫下的尺寸100計(jì)算收縮率=（室溫下的型腔尺寸制品室溫下的尺寸）制品室溫下的尺寸100在用于大型、精密模具成型件尺寸計(jì)算時常用普通中、小型模具成型尺寸計(jì)算時使用實(shí)際上兩者相差甚小， 故一般均用計(jì)算收縮率進(jìn)行計(jì)算 由于成型模具與塑料的

15、線膨脹系數(shù)不同，收縮由于成型模具與塑料的線膨脹系數(shù)不同，收縮(shu su)(shu su)分為實(shí)際收縮分為實(shí)際收縮(shu su)(shu su)率和計(jì)率和計(jì)算收縮算收縮(shu su)(shu su)率。率。 塑件的收縮不僅僅是熱脹冷縮的結(jié)果，塑件脫模時的彈性恢復(fù)、塑性變形也會引起塑塑件的收縮不僅僅是熱脹冷縮的結(jié)果，塑件脫模時的彈性恢復(fù)、塑性變形也會引起塑件尺寸的線性收縮，另外，塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型工藝件尺寸的線性收縮，另外，塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型工藝(gngy)(gngy)、模具結(jié)構(gòu)等對、模具結(jié)構(gòu)等對塑件的收縮都會產(chǎn)生影響。塑件的收縮都會產(chǎn)生影響。 收縮性的大小以塑件收縮尺

16、寸的單位長度收縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長度(chngd)(chngd)百分比來表示，稱為收縮率。百分比來表示，稱為收縮率。第30頁/共48頁第三十一頁，共48頁。 塑料塑料(slio)(slio)在一定的溫度、壓力作用下充填模在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的能力，稱為塑料具型腔的能力，稱為塑料(slio)(slio)的流動性。的流動性。 u塑料的流動性差，就不容易充滿型腔，塑料的流動性差，就不容易充滿型腔，易產(chǎn)生缺料易產(chǎn)生缺料( (即短射即短射) )或熔接痕等缺陷或熔接痕等缺陷(quxin)(quxin)，因此需要較大的成型壓力，因此需要較大的成型壓力才能成型。才能成型。短射u塑料

17、塑料(slio)(slio)的流動性好，可的流動性好，可以用較小的成型壓力充滿型腔。以用較小的成型壓力充滿型腔。但流動性太好，會在成型時產(chǎn)生但流動性太好，會在成型時產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊。嚴(yán)重的溢邊。 第31頁/共48頁第三十二頁，共48頁。影響塑料(slio)流動性的因素： 溫度溫度 料溫高，則流動性大。但不同塑料也各有差異。料溫高，則流動性大。但不同塑料也各有差異。壓力壓力 注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動性也增大，尤其是聚注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛對注射壓力較為敏感。乙烯和聚甲醛對注射壓力較為敏感。模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的

18、設(shè)計(jì)、熔體的流動阻力、排澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熔體的流動阻力、排氣是否順利等都對流動性有直接的影響。凡能促使氣是否順利等都對流動性有直接的影響。凡能促使(csh)(csh)料溫降低、料溫降低、流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。 第32頁/共48頁第三十三頁，共48頁。相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件(tiojin)(tiojin)和重要途和重要途徑。徑。例如：例如：ABSABS與聚碳酸酯共混后性能大為改善。與聚碳酸酯共混后性能大為改善。 兩種或兩種以上不同品

19、種的塑料熔融后能融兩種或兩種以上不同品種的塑料熔融后能融合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能稱為相合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能稱為相容性。容性。 相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有關(guān)關(guān)(yugun)(yugun)。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則難于相容（即難于相容（即“相似者相容相似者相容”原則）。原則）。 第33頁/共48頁第三十四頁，共48頁。 即塑料對水分的吸附性能。按吸濕或即塑料對水分的吸附性能。按吸濕或黏附水分能力黏附水分能力(nngl)(nngl)的大小，可將塑料的大小，可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑

20、料兩大類。分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。 吸濕性塑料在注射成型過程中比較容吸濕性塑料在注射成型過程中比較容易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)行干燥處理，使水分含量不超過行干燥處理，使水分含量不超過0.5%0.5%。第34頁/共48頁第三十五頁，共48頁。 即某些熱穩(wěn)定性差的塑料，遇高溫或在即某些熱穩(wěn)定性差的塑料，遇高溫或在高溫中時間較長時發(fā)生高溫中時間較長時發(fā)生(fshng)(fshng)降解，出現(xiàn)降解，出現(xiàn)變色等影響塑件性能的現(xiàn)象。變色等影響塑件性能的現(xiàn)象。 必要時可在塑料中添

21、加熱穩(wěn)定劑。必要時可在塑料中添加熱穩(wěn)定劑。 第35頁/共48頁第三十六頁，共48頁。注意(zh y)：一般，結(jié)晶型塑料一般，結(jié)晶型塑料(slio)(slio)是不透明或半透明的，非結(jié)晶型塑料是不透明或半透明的，非結(jié)晶型塑料(slio)(slio)是透明的。是透明的。 日常生活中，常見的晶體日常生活中，常見的晶體是透明的，而非晶體通常是不是透明的，而非晶體通常是不透明的，對于塑料制品，正好透明的，對于塑料制品，正好相反，請勿相反，請勿(qn w)(qn w)混淆！混淆！ 塑料在成型后的冷凝過程中，有的具有結(jié)晶性，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟塑料在成型后的冷凝過程中，有的具有結(jié)晶性，如聚乙烯、

22、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等，而有的則屬于非結(jié)晶型的塑料，如聚苯乙烯、乙烯等，而有的則屬于非結(jié)晶型的塑料，如聚苯乙烯、ABSABS、聚碳酸酯、聚砜等。、聚碳酸酯、聚砜等。第36頁/共48頁第三十七頁，共48頁。其中(qzhng)：結(jié)晶型塑料結(jié)晶型塑料(slio)(slio)：聚：聚4 4甲基戊烯甲基戊烯1 1，有高透明度；，有高透明度；非結(jié)晶型塑料非結(jié)晶型塑料(slio)(slio)：ABSABS，不透明。，不透明。聚4甲基戊烯1ABS 結(jié)晶度大的塑料密度結(jié)晶度大的塑料密度(md)(md)大，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性及剛度好，耐化學(xué)腐蝕，大，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性及剛度好，耐化學(xué)腐蝕，電性能也好。結(jié)

23、晶度小的塑料柔軟性、伸長率、抗沖擊強(qiáng)度較大。電性能也好。結(jié)晶度小的塑料柔軟性、伸長率、抗沖擊強(qiáng)度較大。第37頁/共48頁第三十八頁，共48頁。 有的塑料性質(zhì)較脆，成型時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，有的塑料性質(zhì)較脆，成型時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在外力作用下易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，如聚乙烯、聚碳在外力作用下易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，如聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜等。酸酯、聚砜等。 在設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)(shj)(shj)塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)及成型塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)及成型的工藝條件時都要加以注意，必要時還可添加穩(wěn)的工藝條件時都要加以注意，必要時還可添加穩(wěn)定劑。定劑。第38頁/共48頁第三十九頁，共48頁。1. 1. 收縮性收縮性 與熱塑性塑料的情況與熱塑

24、性塑料的情況(qngkung)(qngkung)近似。近似。 熱收縮熱收縮 結(jié)構(gòu)變化引起的收縮結(jié)構(gòu)變化引起的收縮 彈性恢復(fù)彈性恢復(fù) 塑性變形塑性變形 第39頁/共48頁第四十頁，共48頁。2. 2. 流動性流動性 與熱塑性塑料的情況與熱塑性塑料的情況(qngkung)(qngkung)近似。近似。 影響流動性的主要因素影響流動性的主要因素(yn s)有塑料有塑料品種、模具結(jié)構(gòu)和成型條件等。品種、模具結(jié)構(gòu)和成型條件等。第40頁/共48頁第四十一頁，共48頁。3. 比容和壓縮率 比容：指單位重量的松散塑料所占的體積（cm3/g）壓縮率：塑料體積與成型(chngxng)后塑件體積之比， 其比值恒大于1 比容和壓縮率要適當(dāng)。值太大，模具加料腔則大，模具也大，成本高，比容和壓縮率要適當(dāng)。值太大，模具加料腔則大，模具也大，成本高， 而且而且料太松散，成型時氣體太多，排氣困難料太松散，成型時氣體太多，排氣困難(kn nn)(kn nn)，成型周期變長，成型周期變長, ,不利于成型。不利于成型。第41頁/共48頁第四十二頁，共48頁。4. 硬化速